回灌过滤设备

Ⅰ 回灌井点设计应用

1.防止井点降水引起沉降的措施

1)可在基坑与相邻建筑物之间设置防水帷幕,如采用水泥搅拌桩、地下连续墙等。

2)减少抽水时间,防止反复抽取地下水。

3)设置地下水回灌系统,使基坑附近建筑物下部的地下水位基本保持不变。

2.回灌水系统的设计

在基坑场地外缘设置井点回灌系统,是减小基坑降水对周围环境影响有效方法。回灌井点是在降水区与邻近建筑物之间的土层中埋置一道回灌井点,采用回灌地下水方法,使得基坑降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围,保持基坑附近建(构)筑物下部地基土层的地下水位基本不变。

回灌井点的布置和管路设备与抽水井点相似,仅增加回灌水箱、阀门和水表等。

回灌可采用回灌井点、砂沟、砂井等形式。回灌井点是在抽水井点设置线以外,设置注水井点管,将井点中抽取的水经过沉淀后用压力注入管内,一般采用的压力为100kN/m²。从而形成一道供水墙,以防止基坑外建筑物一侧的土层中地下水位过度下降,而基坑内仍可保持干燥。这种情况下抽水管的抽水量约增加10%,可适当增加抽水井点的数量。

回灌井与降水井的距离不宜小于6m,回灌井的间距应根据降水井的间距和被保护物的平面位置确定。回灌井宜进入稳定水面下1m,且位于渗透性较好的土层中,过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度。回灌水量和压力的大小,均需通过井流理论进行计算,回灌水量可通过水位观测孔中水位变化进行控制和调节,不宜超过原水位标高。回灌水箱的高度可根据灌入水量配置。回灌井点布置如5-7所示。

图5-7 回灌井点布置图

回灌水量的计算一般与井点降水计算相同,多采用潜水完整井流公式:

基坑降水设计

式中:Q—回灌水量(m³/d);

K—渗透系数(m/d);

R—影响半径(m);

r—回灌井点的基坑等效半径(大多线状布置,一般可按长条形计算,r=S/4)(m);

h——要求回灌后达到的动水位(可选保持原地下水位高度)(m);

H—不采用回灌时,由于基坑降水引起的回灌井点处的静水位(m)。

回灌井点的设计可采用本设计软件或相应地下水井流公式,首先计算由于基坑降水引起的回灌井点处的地下水位(公式(4-10))。要求回灌井点管滤管顶标高低于该水位以下1.0m,回灌井点滤管的长度要大于抽水井点管的长度。

单井回灌量可取抽水井出水量的1~1/2,以此来确定回灌井点数量。为了弥补回灌量计算上的误差,应及时观测地下水位变化,适时调整回灌量,使观测井水位基本保持不变即达到要求。

Ⅱ 地热回灌方式

(一)按工程结构分为对井回灌、同井回灌、外围回灌

对井回灌是施工两眼或两眼以上的深井,形成一采一灌或多采多灌,根据目的层的不同又分为同层采灌、异层采灌;同井回灌是同一眼井在上部热储中用较大口径成井,再在下部热储层中用较小口径成井,由套管固井隔离两个热储层,可以下抽上灌或上抽下灌;外围回灌指在开采区的外围或上游施工回灌井向热储层回灌。目前在各国实施回灌开采热储流体时,采用最多的是同层对井回灌开采模式,对井中开采井以一定流量抽水,而回灌井则把经过换热器提取热能以后的原地热流体回注入热储层中。这种对井开采方案使地下热源开采、地面综合利用、尾水回灌形成全封闭循环系统,只消耗热能不消耗水量,补充单井开采造成的热储流体的亏空,减缓热储压力场的下降,这样不仅可以防止排放弃水污染环境,还能通过回灌流体在储层中的再加热,使蕴藏在岩石骨架中的热能带出来得以循环利用,延长热田开发利用年限,保证地热井长年稳定开采。同时,由于对井回灌开采采取严格的全封闭系统,保证回灌水做到“原汁原味”,也利于保护热储层原有水化学平衡。

实际对井回灌项目中,有的将开采井与回灌井倒替运行,这样做管线控制是没有问题的,但实施中要提前考虑以下几点:(1)持续的回灌井在储层中有稳定的渗流通道,如改为开采井,可能会对储层造成伤害;(2)一般回灌井温度低,如开采利用,是否适宜供暖系统参数的设计参数;(3)如果采灌对井井口距离较远,之间水平管线也是一笔很大的费用;(4)回灌井井口有一套过滤、加压装置,开采井则没有,如果想切换,需提前设计。

(二)按进水通道的不同,地热回灌有3种方式

从泵管内进水,注入储层(孔隙型地热井经过滤水管渗入含水层);泵管外进水,流体从泵管与井管之间的环状空间进水,渗入含水层;整个井管(泵管内、外)同时进水。在回灌压力和储层周围水位保持不变的条件下,泵管内、外同时进水,水流断面最大,水流阻力最小,回灌水量最大;当井管的直径比泵管大较多时,泵管外水流断面大于泵管内水流断面,水流阻力小于泵管内,泵管外环状空间回灌量大于泵管内回灌量;但泵管内进水方式能有效防止气堵,依靠控制阀调节回灌量,由小到大逐渐增加,在较易产生气体阻塞的沉积盆地型回灌井中普遍采用。

(三)按流体注入储层的压力方式不同,分为自然回灌、真空回灌和加压回灌

依靠大气压力、井筒液位水柱压力以及利用系统尾水压力为驱动力进行回灌的方式为自然回灌。

真空回灌又称负压回灌,是在具有密封装置的回灌井中,先开泵使井管和地面出水管路内充满流体,然后停泵并立即关闭泵出口的控制阀门,此时由于重力作用,井管内地热流体迅速下降,在管内的液面与控制阀之间造成真空度,在这种真空状态下,开启控制阀门和回灌水管路上的进水阀,靠真空缸吸作用,水迅速进入管内,并克制阻力向含水层中渗透。真空回灌运行时严禁空气混入井管或输送管路。

当自然回灌和真空回灌不能正常实施时,依靠外力(压力泵等设备)作用在回灌系统中增加压力,进行强迫回灌的方式为加压回灌。加压回灌是增加回灌量的一种补救措施,但是由于地层构造不同,特别是胶结较差的孔隙型地层结构,加压回灌可能会造成对地层结构的破坏。原因是在强压力推进时,回灌流速加大,地层中胶结较差的粉细砂将被搬运。随着搬运距离延长、流速降低,在某一区域内粉细砂粒将会滞留。这种情况一旦发生,原本细小的砂岩孔隙将被紧密堆积,回灌堵塞的现象就此发生。因此,在采用加压回灌时,通常需要考虑定期或不定期的空压机气举或反抽回扬洗井,以清除附着在滤水管内表面上随回灌流体进入的杂质,疏通滤层网眼和过水通道,减少回灌井管及周围热储物理、化学阻塞,提高回灌能力。

自然回灌、真空回灌和加压回灌方式主要是通过水压驱动实现回灌,这一点在砂岩孔隙型地热回灌井中表现的比较明显。除此之外,依靠回灌流体与储层中地热流体的密度差异产生的重力作用来驱动,这一点在岩溶裂隙型地热回灌井表现的比较明显。

Ⅲ 裂隙型热储层回灌井成井工艺

成井指地热井钻探施工过程中,从钻开目的层,下入成井套管和过滤器、固井、止水(填砾)到洗井抽水试验等一系列生产过程的总称。井身结构和施工工艺主要依钻井用途和目的、地层结构和岩石物理力学性质、井深及钻井所钻遇地层、所需完钻直径、设备能力、钻井参数所定。由于回灌井与开采井用途不同,如果仍采用与开采井相同的钻探工艺和成井方案,可能会致使回灌不畅,回灌率偏低,因为回灌井是接受流体而不是生产流体,这样就没有把细小碎屑从岩层中带出来的机会,另外回灌可能是在加压状态下进行的,灌入流体可能有向套管外环状间隙移动的倾向,所以对回灌井固井技术和井孔清洁要求就更严格。

沉积盆地型地热田的基岩岩溶裂隙热储多为海相沉积的碳酸盐岩,传统的地热井在钻探揭露该类型岩层时,往往因地层岩溶裂隙发育,泥浆只进不出,岩屑连同泥浆全部漏失进入地层,堵塞了含水裂隙,影响成井质量。尤其是对地热回灌井,回灌过程中由于回灌流体进入热储层的压力使岩屑在裂隙中越压越密,导致流体需克服的阻力也越来越大,致使回灌量逐渐衰减。

1.井身结构和钻井工艺

基岩热储层多为灰岩、白云岩地层,由于基岩储层埋藏较深,地层相对稳定,基本都采用裸眼完井技术。

基岩回灌井井身结构、钻具组合、钻进参数、套管选择、固井和成井工艺基本与开采井相同,根据钻井地层复杂程度一般采用三开或四开井身结构,套管封闭上部不稳定地层,直井与开采井一致;定向井的表层套管下入深度应在350～400m之间,直径不小于320mm,二开造斜点宜选择在450～650m之间(大约在上部新近系明化镇组位置);相距较近的采、灌对井造斜点应上下错开80～100m,以防钻井交叉,造斜时最好采用φ311mm钻头钻至基岩顶板,第一层技术套管一定要进入基岩且在井漏前下入,以封闭松散地层,预防因井漏引起塌孔埋钻事故;井方位角主要依地质条件和现有地热井布局来确定;井底位移应满足与周边其他地热井的理论合理井距;井斜角根据位移情况和造斜点以及井深来确定,一般地热定向井施工中井斜角在18°～35°;井眼轨迹主要根据井身结构来选择,多采用四段制剖面,即直井段-造斜段-稳斜段-自然降斜段,自然降斜段对应目的层段。

基岩地热井施工应选用具良好护壁性能、抗高温能力强的低密度钻井液,如主要处理剂为聚丙烯腈铵盐的聚合物防塌钻井液,它不仅可以预防和减小井漏,还具有良好的剪切稀释特性,有利于各类井眼条件下的携砂和发挥水力破岩作用,提高机械钻速。如果配合使用润滑剂增强钻井液的润滑性,还可以满足定向钻井的要求。

钻进至热储层发生井漏时可采用清水顶漏钻进或气举反循环钻进,尽可能使钻屑较少进入漏层,防止井内沉屑过多,造成井下事故,完钻后要配合强力洗井和大流量抽水将钻屑尽量排出。气举反循环工艺可降低钻具内的水柱当量密度,形成反循环,有利于保护热储层,是基岩地热回灌井首选的一种钻井工艺技术。如天津市东部地区在开凿SR-28回灌井时,三开钻进到基岩顶板1620～1650m发生严重坍塌,遂采用固井封固措施,继续钻进施工至1779.05m(新元古界青白口系)发生漏失坍塌,岩屑无法上返到地面,不能正确判断目的层中元古界蓟县系雾迷山组的顶板埋深以及确定尾管的下入长度。经及时调整方案采用气举反循环施工技术继续钻进:下入φ127mm双壁钻具191.2m,由地面向井内注入泥浆,始终保持井内泥浆液面在井口位置进行反循环钻进,钻进时风压为2.1～2.8MPa,钻压70～80KN,钻速可达2～3m/h,岩屑全部返出地面,保证了及时准确地辨别岩性特征和划分地层界线,降低了钻探施工风险,确保了回灌井成井质量,地热井回灌量始终能维持在80m³/h,效果明显。

2.成井工艺

地热回灌井的下套管作业、套管程序和水泥固井技术要求与开采井一致,但在成井上要注意三点,一是岩溶裂隙十分发育的储层,需要下条缝管以护壁,防止在洗井及以后长期人工作业中,掉块,坍塌,造成祼眼段堵塞而影响回灌效果;二是岩溶裂隙相对不太发育的祼眼段,需要酸化压裂,沟通区域的主裂隙,保证回灌效果;三是以洗井为主,抽水试验时,先进行大落程抽水,有利于细碎岩屑的排出。

Ⅳ 石油化工废水回用设备注意事项有哪些

石油化工中水回用设备解决方法主要有物化法、化学法和生物法等回.
物化法
1、隔油：答石油化工废水中含有较多的浮油，会吸附在活性污泥颗粒或生物膜的表面，使好氧生物难以获得氧气而影响活性，对生物处理带来不利影响。一般采用隔油池去除，隔油池同时兼作初沉池，去除粗颗粒等可沉淀物质，减轻后续处理絮凝剂的用量。
2、气浮：气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体粘附废水中的悬浮物，使其随气泡浮升到水面而加以分离，分离的对象为石化油以及疏水性细微固体悬浮物。
3、吸附：吸附是利用固体物质的多孑L性，使废水中的污染物附着在其表面而去除的方法。常用吸附剂为活性炭，可有效去除废水色度、臭味和COD等。
4、膜分离：膜分离主要包括反渗透、纳滤、超滤和微滤，能有效脱除废水的色度、臭味，去除多种离子、有机物和微生物。
化学法
1、絮凝：絮凝法是向废水中加入一定的物质，通过物理或化学的作用，使废水中不易沉降和过滤的悬浮物等集结成较大颗粒而分离的方法。石油化工废水处理中，絮凝通常与气浮或沉淀联用。
2、高级氧化：高级氧化又分为臭氧氧化、光氧化、湿式氧化。
生物法
1、活性污泥法
2、生物滤池法
3、好氧处理
4、厌氧处理

Ⅳ 回灌堵塞类型

储层类型不同,产生堵塞的主要原因也不同。沉积盆地型地热田多年地热回灌实践表明,基岩岩溶裂隙型储层以裂缝为主,裂缝连通性能较好,在做好洗井、地热尾水处理等前提下,堵塞现象较少,甚至产生负压回灌,回灌率能达到80%以上,甚至100%回灌。而孔隙型热储层由各种原因引起的堵塞问题则较为复杂,以华北平原沉积盆地型地热田新近系热储层为例,在断层活动量微弱、盆地以大范围整体沉降为特征的地质背景下,辫状河、曲流河发育,形成了冲、洪积扇和河流相堆积。不同沉积微相控制着储层的发育特征,造成碎屑岩层多孔介质孔隙截面积较小,流通主要受孔隙喉道控制;孔隙喉道表面粗糙,形状弯曲多变、不规则,难以进行描述和仿真。回灌流体以水平方向运动为主,与碎屑颗粒接触面积大,需克服排替压力、孔道表面摩阻力,从而使回灌流体流速低,在其他因素影响下,易产生堵塞。

由国内外专家对各国不同热田的多个回灌事例进行调查考证的有关统计数据表明,有80%的回灌井出现了堵塞,情况极其复杂,可能是单一或多种原因复合作用的结果,其中悬浮物引起的堵塞所占比例较大(表7-1)。

表7-1 回灌堵塞原因统计表

1.悬浮物堵塞

地热流体中由悬浮固体颗粒引起的回灌系统堵塞最为常见,悬浮物堵塞主要由回灌流体与储层相互作用引起,与流体内所含细小颗粒的成分、大小有关,与储层、孔隙参数如大小、形状、扭曲度以及运移过程、流体动力、惯性力等有关。注入井内的流体中运动的细小颗粒在地层中的某一位置发生阻塞时,该位置的压力和悬浮流速已经不能维持颗粒的正常运移,使颗粒被驻留,从而形成阻挡环状区域。如:由于固与液密度不同,重力作用使比流体运动慢的颗粒就可能驻留沉淀在砂岩的某个位置而不再随流体运动;固相颗粒的浮力使之偏离原来的惯性流向而与地层砂岩壁面的纹理相接触并沉积下来;在非球形或不规则的剪力场水力影响作用下,颗粒会向吸附面作侧向移动并被吸附;由于尺寸形状关系,颗粒不能跟随流体在细小、扭曲的路径中运动,它们会碰撞到地层砂岩上,而被吸附拦截;散乱性的布朗运动使颗粒从主流中分散开去并被困于地层某个角落。

悬浮物成分的定性定量研究测试在天津地区地热回灌中作过较为详细的工作,试验中采用0.45μm聚四氟乙烯过滤膜对回灌流体中的悬浮物颗粒进行过滤,并对截留物质进行SEM分析。统计结果表明:某些地热井仅过滤了50mL的水量,就在过滤膜上积累了较多的颗粒物。其中新近系孔隙水9个样品中6个有滤出物,占67%;基岩裂隙水18个样品中16个有滤出物,占89%。检测出的成分有:斜长石,石英,钾长石,Mg和Fe的硅酸盐,Fe(或Zn,Cu,Hg)的硫化物或氧化物,CaCO₃等。根据滤出量的多少可分为高、中、低、无四档含量。滤出物含量为高档时,成分以Zn,Fe的硫化物,NaCl和斜长石为主;中档时以Fe的硫化物,NaCl,斜长石为主;低档时以Fe的硫化物,CaCO₃,NaCl,石英为主。值得注意的是:从高档向低档,滤出物的检出成分逐渐复杂,从低档向高档,滤出物则向某几种成分集中。此外,还对处理回灌流体的过滤棒截留物进行了分析,表72是天津市东部地区开采井(DL-25:馆陶组,1331m)的循环尾水回注到另一回灌井(DL-25B:馆陶组,1360.19m)前被过滤棒截留的固体成分分析结果。由分析数据可知,Zn,Fe的化合物是造成该孔隙型地热回灌井悬浮物堵塞的主要原因,根据滤膜截留物分析,应为FeS,ZnS。而根据开采井水质全分析报告,

含量一般为0.02～2mg/L,仅占主要阳离子Na⁺,Ca²⁺总量的万分之几,但由于供热系统以铁管,铸铁散热片为主,所以对回灌流体进行除Fe、除Zn处理,可有效地防止悬浮物的阻塞。

表7-2 DL-25回灌流体过滤棒固体成分分析结果

2.微生物作用

存在于回灌流体中或地表的微生物可能在适宜的条件下,在回灌井周围迅速繁殖,形成生物膜,堵塞介质孔隙,降低含水层的导水能力。如在富含硫酸盐地层的流体和低温状态时,会加速一种消耗硫酸盐的细菌生长,形成一种细胞粘土将介质孔隙堵塞。地热流体中微生物种类大致包括硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)等,3种细菌具有共生性,在流体运移和其他化学组分的作用下可繁殖累积产生沉淀。若含有大量铁细菌及硫酸盐还原菌的流体进行回灌,则可能导致地层的有效渗透率下降,输水管网或井管产生严重堵塞腐蚀,甚至可能由于硫化氢含量的增加,导致地下热流体质量恶化,对储层造成不可逆转的影响。天津地区有些基岩同层采灌对井如HD12HD13,HD11HD20等,均发现存在硫酸盐还原菌、铁细菌,致使回灌效果受到一定影响。在孔隙型地层中,地热井采用滤水管成井工艺,由于热储层渗透率小、岩石粒径细,热流体中含砂量大,滤水管网处较易聚集细微颗粒,极易滋生繁殖各类细菌,产生微生物堵塞,使得孔隙型回灌相对基岩更困难,这类由地层滋生出来的细菌主要是腐生菌,其生存条件与地层温度、压力等特定条件关系密切。

地热系统中,由于金属管材成井的地热井和金属输水管路设备,铁细菌较常见。铁细菌为好氧菌,能在中性或偏酸性流体中发育,在和铁质的输水管接触过程中加速Fe²⁺氧化成Fe³⁺,从而形成Fe(OH)₃沉淀。地下水中所含的铁主要以Fe(HCO₃)₂的形式存在,在铁细菌的作用下,会发生如下反应:

2+H₂O+1/2Fe(HCO₃) O₂→2Fe(OH)3↓+4CO₂+能量2

铁细菌的生长条件主要有:①适宜的水温:铁细菌是种“嗜冷”微生物,尤其在回灌井中12℃以上水温是最适于生长的;②丰富的Fe²⁺:铁细菌以Fe²⁺为生,因滤水管是铁管缠丝,易发生电化学腐蚀,溶解于地下中的大量Fe²⁺可供铁细菌生长;③所需的溶解氧:铁细菌对氧的需要不亚于Fe²⁺,地下水中的溶解氧一般仅1～2mg/L,但由于回灌流体含较高的溶解氧,还有空气混入井内,也增加了地热流体溶解氧的含量,为铁细菌的大量繁殖提供了条件。另外,溶解氧也加速电化学腐蚀,使地热流体中的Fe²⁺含量增加;④合适的pH值:当pH值在8以上时,流体中不含Fe²⁺,间接抑制了铁细菌的生长;当pH值在6.5～7.5时,最有利于铁细菌生长;⑤共生的有机物:地热流体中常含有大量的有机物与之共生,易促使铁细菌的生长。

3.化学沉淀堵塞

低温地热回灌流体的化学性质及任何变化都对回灌效果影响较大。地热流体中化学成分的浓度与压力、温度关系密切,相对低温的回灌流体注入与储层局部热流混合会引起化学平衡的偏差,造成化学组分变化,不仅改变热储层物理性质,还可能产生较复杂的化学沉淀物质,腐蚀或结垢也较普遍,从而影响储层的吸水能力。由于回灌过程中产生的热力学变化如压力、温度下降和pH值变化等,当回灌流体注入储层与热储流体混合,可能与储层介质或储层流体化学成分不相容,形成沉淀堵塞通道;或可能发生某些反应新生成化学物质而影响水质;或可能从岩石中溶解某些矿物(盐敏、酸敏),改变原有的化学平衡;或水岩反应造成储层孔隙度变化;或形成化学沉淀堵塞储层孔(裂)隙通道……另外各种原因的腐蚀也是产生化学沉淀堵塞的重要因素。地面处理设施只是考虑了利用末端化学堵塞问题,但即使是同层原水回灌,由于压力温度的改变,水源混合再发生化学变化也极为复杂,是一个较难解决的问题。

(1)岩石矿物析出

地热流体从地下到地面(抽水)、再从地面到地下(回灌),由于压力和温度的变化而产生的化学物质析出或溶解的状况比较复杂,主要与流体所含离子析出的多重条件及析出过程的变化趋势有关,特别是析出后可生成颗粒的物质、粒径,产生析出的临界温度、压力,在什么件下可发生逆向反应等。其次,储层内矿物的饱和指数也是一个关键性的界定范围指标。

矿物质在溶剂过程中的饱和度(SI=lg(LAP/K),SI:饱和状态指数,LAP:离子活性值,K:溶解性值)及达到过饱和状态溶液的稳定性也会影响化学沉淀产生,有些矿物质在环境温度压力变化的情况下会过饱和(SI＞0)析出而产生沉淀导致回灌堵塞,影响回灌效果。

应用PHREEQC 2.11物种计算程序模拟软件对矿物的饱和指数SI进行计算,结果表明:沉积盆地地热田热储流体中的大部分矿物(如CaCO₃,MgCO₃,CaMg(CO₃)₂,CaF₂,Ca₅(PO₄)₃F,SiO₂)都处于饱和状态;Fe,Zn矿物多处于过饱和状态。因此,在热流体的赋存环境发生变化时,可产生一系列的矿物析出在回灌井底沉淀而导致堵塞,最常见的几种矿物为碳酸钙、石英、铁锌氧化物和硫化物。

(2)Ca(Mg)CO₃沉淀

理论上分析,根据静水力学压力和温度数据关系,CO₂在低温下的溶解度高于在高温下的溶解度,因此即使开采井中地热流体呈方解石饱和状态,抽出的热流体由于CO₂的损失及经板换取热之后温度降低,循环尾水即回灌流体不会达到碳酸钙的饱和状态而产生沉淀。但由于地热流体自地下深处向上运移时压力快速减小,

含量较高的流体会释放一定量的CO₂气体,如果末端处于开口状态致CO₂逸出,则产生Ca(Mg)CO₃沉淀的可能性会增大:Ca²⁺(Mg²⁺)+

=Ca(Mg)CO₃↓+H₂O+CO₂↑。大部分沉积会出现在管道循环末端和接头处,如位于天津北部的宝坻区地震观测孔王4(寒武系,井深2072.41m,温度96℃),自1978年成井后一直自流,在井口周围产生了大量的钙华;宝坻区BD 04井(Jxw,井深2695.8m,温度105℃)口径为Φ25mm的出口水龙头几乎被碳酸钙垢全部堵塞;另有部分可沉积在滤水管附近,虽然这部分量较小,但长期运行可产生一定程度的堵塞。

地热流体在热量被利用后回灌到热储层前,为预防气堵都采取排气措施,部分或全部CO₂气体逸出,有可能破坏流体内化学平衡关系,致使回灌水源中的

向

转化而生成Ca(Mg)CO₃沉淀。但是这种反应较缓慢,且在完全封闭的地面传输过程中不足以反应完全,不过随着时间推移和反应程度加深,流体进入储层内也有可能发生,堵塞将会出现。根据天津市多年回灌实践经验,深部基岩采灌系统中回灌流体方解石未饱和较明显;浅部新近系和第四系采灌系统中情形不太明显,开采井和回灌井都呈现过饱和,因此不能排除回灌过程中发生碳酸钙沉淀的可能。

(3)石英沉淀

对高温地热流体来说,石英沉淀是导致回灌化学堵塞的较大潜在因素,石英饱和主要是因为可溶解性SiO₂在温度达到250℃临界状态之前,其在热流体中的天然溶解度与温度呈显著的线性相关关系,所以任何形式的传导性、对流性或者混合降温过程都可能使石英、玉髓过饱和导致沉淀,尽管其沉淀速度较慢。

从动力学角度上讲SiO₂浓度在溶液中的再平衡速度相对较快,但实际上还不足以再次达到平衡状态。尤其是处于不同地质构造单元里的地热井,石英控制相是不同的,且单晶硅的可溶性大于石英。由取样分析可知,沉积盆地型地热田中热储流体石英均呈过饱和,部分则出现玉髓过饱和,因此回灌系统中产生石英沉淀的可能性较大。例如天津东部滨海地区孔隙型热储层中,在热流体80℃冷却至35℃,压力维持在0.1MPa的模拟试验研究发现,原本矿化度很低、管道中结垢不是很严重的回灌流体,结垢矿物主要成分(定性)是方解石、斜绿泥石、白云石、黄铁矿和非晶质硅,每1mL热流体中沉淀矿物(定量)为0.059g,其中二氧化硅占72.7%,方解石为24.72%,斜绿泥石为1.72%,黄铁矿为0.43%,白云石为0.40%。回灌时当注入流体温度大于35℃时,由于水岩反应可能从岩石中溶解矿物,致使有些矿物呈不饱和状态,进而造成储层孔隙度发生变化。

(4)金属化合物沉淀

应用PHREEQC-2.11模拟软件分析发现,地热流体中Fe,Zn化合物的SI值多为正值(磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、硅锌矿等),达到过饱和状态,其中Fe(OH)₂的SI=2～6,FeS₂,Fe₃O₄,Fe₂O₃多为SI＞10,最大的Fe₃O₄的SI=21.3;ZnSiO₃,Zn₂SiO₄的SI=2～7(仅FeS的SI=-1～-3.5,处于非饱和状态)。通常认为在深部基岩高温地热流体中这些矿物是饱和的,但在新近系甚至第四系的低温流体中也发现这些物质过饱和,说明这种饱和可能不是因为热储流体原本如此,而可能是由被地热流体腐蚀的劣质成井套管、潜水泵管及镀锌测管的Fe,Zn进入流体中引起的过饱和(新近系地热流体取样是在抽水半小时之后,井筒中静态流体全部排出,在腐蚀性评价中,水质往往是不腐蚀或轻微腐蚀)。在安装有镀锌材质测管的回灌井中,ZnS的含量往往高于没有测管的地热井,就说明了管材对水质的较大影响。矿物过饱和析出物多以悬浮物形式存在于热流体中,大部分可以被回灌水处理装置如过滤器的过滤棒截留,但以过饱和离子状态存在的Fe,Zn(尤其是不稳定的Fe(OH)₂受氧化易生成Fe₂O₃)可以缓慢形成稳定的化合物而逐渐沉淀下来,堵塞于滤水管或细小的孔裂隙中。在实际的对井采灌系统中,除发现石英与方解石以悬浮固体的形态与热流体共存外,过滤截留的铁 锌化合物几乎在所有的回灌流体中都能发现,而且在某些对井系统中还能看到位于热交换器之前的过滤器上充满了铁的氢氧化物(Fe(OH)₃·nH₂O)。

通常在地热利用中,如果成井套管和供热设备采用优质钢材的情况下,由铁质材料腐蚀导致的堵塞并不常见。但如果流体中气相成分富含H₂S的话,由于H₂S氧化转化为 H₂SO₄而导致溶液中较高的酸度,使Fe氧化为Fe²⁺,将产生自由氢气(Fe+H₂S+4H₂O=Fe²⁺+H₂↑+

);类似的反应也可能由自由氧触发,特别是在氧化还原电位较低的情形下;或者最糟的可能是,当自由氧与硫细菌同时存在。事实上,回灌的后果之一就是可能将空气中的新鲜自由氧气带入地下,一旦氧气溶解到流体中,特别是储层温度要远高于回灌流体温度的情况下,因为气体在较高温度下溶解度降低,氧气将重新释放到气相中,很自然地气体将再一次向地表流动,尤其将沿着井管壁移动,因为套管正好为其提供了更为畅通的流动渠道。

4.气体阻塞

来自深部的地热流体含有或多或少的各种气体,流体中的溶解性气体可能会因温度、压力的变化而释放出来。此外,也可能因生化反应而生成新的气体物质,典型的如反硝化反应会生成氮气和氮氧化物。进行回灌时,由潜水泵抽出的地热流体经循环换热后注入回灌井,循环流动的流体中或由于自身存留的气体或生化反应产生的新气体或空气渗入等可能携带大量气泡。即使地热循环利用后的尾水经过排气处理再进行回灌,但在回灌量较大、流速较快时,有些气体来不及逃逸而又被裹携注入井管甚至进入热储层而使回灌不畅,引起气堵。气泡的生成在潜水含水层中影响较小,因为气泡可自行溢出;但在承压含水层中,除防止空气渗入使注入流体夹带气泡之外,对其他原因产生的气体也应进行特殊处理。

5.黏粒膨胀和扩散

黏粒膨胀和扩散是较为普遍且常见的因化学反应产生的堵塞,主要是因为注入流体中所含离子和储层中粘土颗粒上的阳离子发生交换导致黏粒膨胀和扩散。从化学理论上分析,这种原因引起的堵塞可以通过注入CaCl₂等盐类来处理。

6.含水层细颗粒重组

当回灌井又兼作抽水井时,反复的抽、灌可能引起存在于井壁周围的细颗粒介质的重组,这种堵塞一旦形成,很难处理。所以在此种情况下,回灌井用作抽水井的频率不宜太高,因此抽水回扬作为一种洗井手段也并不是完全有利于回灌的,虽说长时间耽置停用的井在启用之前抽水回扬很有必要,但回灌过程中频繁回扬则不太可取。尤其在孔隙型热储层中,时常采用反抽洗井方法来提高回灌率,但一定要对因回扬洗井而产生含水层细颗粒重组引起的堵塞进行全面充分地分析,制定合理的回扬方案。

Ⅵ 回灌流体水质处理措施

因为回灌流体中的固体悬浮颗粒、化学沉淀、微生物等是产生堵塞的主要因素,所以保证回灌流体的质量、减少悬浮物,避免形成微生物是解决堵塞的关键。

1.回灌水质基本要求

水质稳定,回灌水与储层流体相混不应产生沉淀,不应使岩石矿物产生水化反应。

不得携带大量固体悬浮物,以防堵塞回灌井滤水管网或渗流裂隙通道。

不应是存放时间长、流经途径过长,已滋生有各种细菌的二次污染水。

严格控制水中溶解氧的含量,对输水管路、注水设施腐蚀性要小,如果回灌流体腐蚀率不达标时,应首先检测溶解氧含量,因为当水中有溶解氧时可加剧腐蚀。

控制水中侵蚀性二氧化碳的含量。当水中侵蚀性二氧化碳等于零时此水稳定;大于零时此水可溶解碳酸钙并对注水设施有腐蚀作用;小于零时此水有碳酸盐沉淀出现。

限制回灌水中硫化氢的含量。系统中硫化物增加是细菌作用的结果,硫化物过高的水也可导致水中悬浮物增加。

回灌水的pH值应控制到7±0.5为宜。

控制回灌水中总铁的含量,尤其是水源中亚铁离子的含量,由于Fe²⁺的不稳定性或在铁细菌作用可转化为Fe³⁺而生成Fe(OH)₃沉淀,另外若水中含硫化物(S^2-)时,可生成FeS沉淀,使水中悬浮物增加。

表7 3是推荐的部分回灌流体主要控制指标。从中可看出,地热回灌对水源质量要求非常严格,一般要求同层原水回灌,而且对其水质的要求也因热储层性质不同而异:孔隙型热储层的孔隙率虽然远大于基岩裂隙率,但其孔隙直径却比裂隙小,回流的悬浮物和化学沉淀更易聚集堵塞含水层,并极易滋生各类细菌,所以对水质要求更严格,一般要求回灌水质的铁离子含量＜0.3mg/L,雷兹诺指数＞7.0,pH=8.0±,若地热水中含有溶解氧,则应根据溶解氧的成分和含量对回灌水质提出相应要求。而在碳酸盐岩类的基岩裂隙型热储层中回灌,除上述要求外,还要限制

的含量,防止磷酸钙堵塞裂隙。

表7-3 地热回灌水推荐主要控制指标

2.保证回灌水质的具体措施

(1)缩短水源循环路径

水质较好、氯离子含量低的地热流体可采用较为经济、简单的直接供暖方式,但由于地热流体与供热循环管网的金属设备长期直接接触,因此对其水质要求非常高,一旦系统漏气或管道材质低劣,极易造成氧化、腐蚀,使循环水水质发生较大变化,因此直接供热的尾水不宜作为回灌水源。对井系统一般要采用间接供热方式,地热流体通过换热设备将所含热量传给供暖系统循环水,而换热后地热流体直接进入回灌系统,不直接接触二次供暖循环系统,从而避免地热流体与外循环管网直接接触造成的水质污染,也避免地热流体对外循环管网特别是室内散热终端的腐蚀。地热流体的变化主要是损失掉一部分热量,温度降低以及温度降低后部分气体的逸出,其他化学成分和性质基本不受影响,作为回灌水源通过回灌井注入热储层中,基本能做到“原水”回灌。

(2)回灌管网的材质

对井系统长期监测结果发现,如果回灌运行时采用直供钢制管道,当地热水流经铁制管道和终端设备后,排放口处尾水中铁离子的含量要大大高于地热开采井出口处的含铁量,并发现铁细菌,当工作系统处于开口状态时,系统腐蚀是较严重的。因此为有效防止腐蚀和物理、生物堵塞,在回灌输水管道的材料上,应首选非金属管材(玻璃钢管材或PP-R管材)或内外涂塑复合钢管,并做到回灌运行时全系统中应始终保持正压,形成一个完整的严格密闭系统。

(3)过滤器

由于回灌水中的悬浮物、腐蚀后的生成物、沉淀物含量过高或细菌过多会堵塞多孔介质的孔隙,从而使井的回灌能力不断减小直到无法回灌,因此通过预处理控制回灌水水质是防止回灌井堵塞、保证回灌效果的主要措施。

化学沉淀所引起的堵塞与悬浮物堵塞存在着交叉、重叠部分,某一方面的解决,也可能使另一问题迎刃而解。对这些问题提出理论上的合理解释,有助于优化解决回灌中出现的不同原因的堵塞问题。回灌流体中的固体悬浮物质或化学沉淀物与液体的密度不同,重力作用影响明显,比流体运动慢的颗粒就可能驻留在砂岩的某个位置而不随流体运动,聚集到一定程度,就会以某种形式沉积下来,在储层中尤其是砂岩地层中会堵塞多孔介质孔隙,从而使其回灌能力不断减小直到无法回灌。井壁上吸附的细小颗粒或流体中所含的块状物虽然可通过回扬和酸处理的手段来消解,但地层内因颗粒驻留而形成的环状阻塞区域则是反抽等措施不能完全消除的。另外地热供暖系统长年运行,管道不可能经常更换,由于管路的老化、锈蚀,会使流经的地热流体质量受到不同程度的影响,这种成分复杂的循环水作为水源来回灌,其效果必然会受到影响。在地热回灌系统中增设过滤器是常用的水质净化处理措施,可有效的除掉回灌流体中悬浮固相物、沉淀物和滋生的细菌,降低因水源质量不佳对回灌效果的不良影响。另外环境温度或腐化等因素而在回灌流体中滋生的细菌所引起的堵塞较难处理,由于一般的加入消毒杀菌药剂处理对热储层的影响较大,因此较好的办法是采用超滤膜过滤掉水源中的细菌,这种过滤膜的滤径级别精度要求较高,尤其适合运用于极易产生细菌堵塞的孔隙型热储回灌系统中。

目前在天津的基岩回灌工艺中,回灌水源经除砂处理后,在地面净化措施上一般要求再增加滤径不小于50μm的管道过滤或其他过滤装置(粗滤),滤芯为第三代缠绕棒式或滤袋式,可多次冲洗重复使用,此种过滤装置能有效将管道及系统残留的相对直径较大的颗粒过滤;而在孔隙型回灌井中则要求同时安装精、粗两级过滤系统,精过滤器精度应达到3～5μm,不仅要滤掉大部分悬浮颗粒,有效地减少物理堵塞,还可以有效地拦截或吸附一部分微生物,防止细菌堵塞。

(4)隔氧保护措施

由于地热井内水位随系统运行时间和采灌量变化影响较大,井内气体空间容积有可能会变化几倍,内部的压力也会相应的变化。尽管采用再严格的隔氧措施,在井内容积变化较大时,阀门、孔板等截流部件可能出现局部负压,如果阀门和截流器件密封不严,很难控制氧的渗入;同时地热井投入运行后,管道和设备有含氧不凝气体,其中的氧也有可能混入到地热流体液面上的空间中。环空中长期有氧气的存在,容易产生两个方面的严重后果:一是井管的内壁、泵管的内外壁会慢慢生成锈片,当潜水电泵启动引起井管和泵管震动时,这些锈片会脱落并掉入井底,可能堵塞井下滤水管和储层通道,而且这种堵塞还可能是不可逆的,因为锈片的体积和重量较大,连回扬也很难将其抽出清除;二是泵管法兰连接螺栓长期处于腐蚀环境中,加之泵管的震动,易断裂使潜水泵脱落,造成事故。

氮气保护是目前应用较多的地热井防腐技术,利用自动控制的充气装置,将井内液面之上的井管充满惰性气体(如氮气),以氮气作为井封,可有效地维持井内压力,阻止空气中的氧气渗入到井内。

(5)除砂器、除污器

为了保证地热流体中裹携的岩屑微粒尤其是新近系孔隙型储层(因为岩性松散,细小的砂粒容易随水流被吸出)的砂岩颗粒不被传输到回灌井口,生产井口处要求安装除砂器、回灌井口增设除污器等水质处理措施,以减小过滤器的工作负担。在天津的对井井口一般都安有这种装置,效果较好。

(6)生活热水不宜回灌

一般供应生活热水的系统为了进行除铁处理,需要设置曝气装置、过滤及储水箱。由于流经途径较多且长,可能会由于储存时间过长或条件的变化滋生细菌或产生其他污染(停留在水箱中40℃左右的生活热水温度最适宜细菌滋生或促进细菌的繁殖),尽管这种生活热水未进行任何化学处理,但由于系统原因,循环的生活热水是不宜作为回灌水源的,应单独设置管路直接排放。

(7)其他措施

因化学变化引起的水质问题较复杂,处理起来也很棘手,应根据所处地质条件和回灌流体水质具体分析可能的堵塞原因来制定相应的对策。运行中,视可能的堵塞原因运用机械的或是化学的办法,对回灌井进行周期性的再生处理是保持其回灌能力的基本要求。其中可采用的机械方法有回扬反抽、空压机气举射入高压空气或水以及分段冲洗等;化学方法包括加酸、加药杀菌以及加入氧化剂等。

机械处理方法不难理解,也比较保险,例如定期对回灌井采取回扬洗井措施已成为多数回灌系统特别是孔隙型回灌系统保持回灌顺畅的有效手段。但回扬反抽有可能会使储层细颗粒重组而引起负面影响,需通过科学试验制定出适宜合理的回扬方案。

化学处理方法针对回灌中的细菌堵塞具有一定效果。有些碳酸盐地区通过加酸来改变流体的pH值,以防止化学沉淀的生成。为防止生物膜形成产生细菌堵塞,有效的方法是进行真空全封密回灌,避免水源在地面设备传输过程中受到污染,防止细菌入侵或空气混入加速细菌滋生。但如果回灌井内流体已受到细菌污染或井管壁或滤水管网附近已滋生了细菌,那处理起来更为困难,这时地面的粗滤甚至精滤处理已起不到任何作用,这种井下细菌堵塞已形成时,常用的做法是采用回扬反抽等机械方法进行处理,但效果不想想时,只能采用化学灭菌处理方法去除井内流体中的有机质或进行消毒杀死微生物等手段,较常见的处理灭菌方法是向流体中加入氯消毒杀菌药剂。但这种方法运用在地热回灌中应特别谨慎,因为如果过量加入消毒药剂会改变地热水质,不相容的化学添加剂和抑制剂也会影响流体水质,有污染热储层的可能。

Ⅶ 生活污水处理设备需要哪几种方法

你这文的有语病，我向你应该文的是：生活污水处理方法吧。

生活污水处理的几种方法

城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。排放标准：根据建设单位提供的资料。

处理方案:国内外一般都采用生化方法处理生活污水，因为生活污水的BOD5/CODcr≈0.5，可生化性强。接触氧化法具有容积负荷高，停留时间短，有机物去除效果好，运行简单和占地面积小等优点。为此，我们选用了工艺成熟、运行可靠的接触氧化法。

四、污水处理站设备自然净化处理工艺:1、在严格进行环境影响评价、满足国家有关标准要求和水体自净能力要求的条件下，可审慎采用城市污水排入大江或深海的处置方法。2、在有条件的地区，可利用荒地、闲地等可利用的条件，采用各种类型的土地处理和稳定塘等自然净化技术。3、城市污水二级处理出水不能满足水环境要求时，在条件许可的情况下，可采用土地处理系统和稳定塘等自然净化技术进一步处理。4、采用土地处理技术，应严格防止地下水污染。

五、污水处理站设备污泥处理:1、城市污水处理产生的污泥，应采用厌氧、好氧和堆肥等方法进行稳定处理。也可采用卫生填埋方法予以妥善处置。2、日处理能力在十万立方米以上的污水二级处理设施产生的污泥，宜采取厌氧消化工艺进行处理，产生的沼气应综合利用。3、日处理能力在十万立方米以下的污水处理设施产生的污泥，可进行堆肥处理和综合利用。4、采用延时曝气的氧化沟法、SBR法等技术的污水处理设施，污泥需达到稳定化。采用物化一级强化处理的污水处理设施，产生的污泥须进行妥善的处理和处置。5、经过处理后的污泥，达到稳定化合无害化要求的，可农田利用;不能农田利用的污泥，应按有标准和要求进行卫生填埋处置。

Ⅷ 地热回灌操作技术

经过在沉积盆地型地热田中多年回灌实践和探索,总结出一套回灌运行操作技术方法。它不仅是国内外其他地区类似地热田回灌开采运行中成功的先进技术,同时也是结合当前国家地热勘查、评价相关规范和法规,充分考虑回灌工作的发展趋势而形成的。回灌是一项系统的复杂工程,实际日常生产运行中,综合影响因素和注意事项较多,各环节都应有科学合理和可操作性强的技术要求和规程,才能使相关工作都做到有章可循,以规避各类随意行为,防止事故发生,提高地热回灌率。

1.回灌前准备工作的技术要求

(1)合理选择适宜的回灌方式

为了保证回灌系统在真空密封状态下进行,宜采取通过回灌水管内进水的方式进行回灌(需要反复进行回扬方式除外),回灌管应下至回灌井内静水位以下5～10m的深度,整个运行系统应严格密封。地热回灌应遵循原水同层回灌(成井目的层相同)的原则;不能做到同层回灌的异层采灌系统,回灌流体质量应好于回灌层的流体质量,保证回灌水对热储层无伤害。

(2)回灌系统管路检查

地热回灌管网系统应保持密闭状态,且应始终保持正压,各种监测仪表、仪器的运转正常,过滤器的精度须达到规定要求。回灌运行前,要对整个系统管网系统进行彻底冲洗,保证系统管道及设备在充分清洁后再使用,以消除系统管路内的杂质被传输到回灌井内,影响回灌效果。

2.回灌启动时的技术要求

在回灌运行正式启动时灌量不宜过大,应从小到大逐渐增加灌量,如一开始就采用大流量回灌,容易造成井下滤层破坏。并且注入量由小到大可以尽可能的排除井管内的空气,避免井管内空气由于来不及逃逸而随回灌流体压入储层内,产生气堵。密切观测回灌过程中压力变化,调节回灌量,以压力表、水位数据的变化情况来判断回灌能力,待确认回灌通畅时,再逐渐增加灌量,直至正常运行。加压回灌时,压力也应从小到大逐渐增加。在运行一段时间后,回灌井内水位基本稳定(波动范围在5～10cm/30min)或水温无明显变化时,分别在开采井井口、回灌井井口同时取样送检进行流体质量化验分析。

3.回灌运行中的技术要求

在回灌运行过程中,应确保整个回灌系统的密闭状态,对管网中的接口部分应随时进行密封检修。回灌运行时要密切监视开采井、回灌井的水位、开采量、回灌量、水质及过滤器两端压力、管路压力等数据变化情况,正确判断回灌系统的运行状况,针对各种堵塞情况及时采取有效措施,如对于回灌管路的堵塞,可直接用连续反冲洗方法处理;对于回灌井本身产生的堵塞,可用间歇停泵空压机气举洗井或回扬反冲洗的方法进行处理。

回灌运行时如果灌量随着时间的延长而逐渐下降,同时反冲洗井效果不甚理想时,可采用加压回灌、间歇回扬方式,以增加回灌量。在常压自然回灌的基础上,待回灌水管和放气阀溢水后,关闭放气阀从小到大缓慢加压进行压力回灌运行操作。如果压力回灌时,灌量仍在不断减小,说明系统堵塞严重或回灌井滤水管内表面上随回灌流体进入的杂质不断增加,回灌阻力增大,需要暂时停止回灌操作而采取间歇回扬洗井措施来疏通滤层,清除井下集聚沉淀的杂质,恢复回灌能力。当回灌井出水量恢复至初始出水量及水清砂净后,停止回扬,再进行下一次常压回灌与加压回灌。抽水回扬后由于井内流体动水位下降,井管内充满空气,需要及时排气。

4.停灌期间系统设施的养护

在地热回灌系统停止使用期间,要认真封闭开采井、回灌井井口,对系统各部分进行密封处理,并且利用自动控制的氮气保护装置,将停用的地热井液面以上的井管部分充满惰性气体,隔绝空气,防止空气渗入井管,造成氧化腐蚀。

5.地热回灌系统中相关监测工作

为分析地热回灌的综合效应,其中一项较为重要而又基础的研究内容就是对比分析回灌前后地热井储层参数的变化特征。地热回灌过程中的相关数据监测,并不仅仅局限于监测地热田本身和地热开发对热储层参数的影响,对与开采井、回灌井有关参数的定期监测应同时进行。水位、水温、水质是最基本的监测内容。回灌运行前、停灌期间对开采井、回灌井进行静水位及对应液面温度观测尤为重要。同时为保证回灌进展顺利,在地热回灌系统运行过程中,相关回灌开采动态信息也要定期实时监测,因为通过对运行数据的监测和数据分析,可以更多的掌握和分析出不同地层构造对回灌量的影响程度,回灌对维持储层压力、抬升区域水位的综合影响。观测项目要包括:回灌运行时开采井、回灌井动水位及对应液面温度;开采量(开采总量和瞬时开采量)、回灌量(回灌总量和瞬时回灌量);井口压力;过滤器进口与出口端压力值及压差;排气罐口压力、气体组分和携带物、气体释放量、水质等。水位的监测频率以每月1～2次为宜;各种压力应随时监测;气体分析应在回灌初期进行。有些数据依靠普通的仪表仪器或常规取样化验即可获得,但深层次的研究数据则需要特别手段,如悬浮物、细菌的定性定量分析需借助油田精细检测技术,深部热储层的温度、压力情况需通过井下测温测压技术等。

回灌流体的水质、储层回灌前后流体化学性质及成分的变化是地热回灌中需要重点长期监测的一项内容。地热回灌各阶段所获得的水质跟踪监测数据可及时发出警示,提醒及时采取相应防范措施。另外尽管在地面设施上已充分考虑了当温度压力变化可能造成的化学物理堵塞问题,但低温回灌流体注入储层后,与地层局部热流体混合再发生的化学变化是一个很复杂很隐蔽问题,导致的潜在堵塞、腐蚀或结垢影响需作详细地专项分析,长期跟踪检测。回灌系统水质监测项目应包括:全分析、酸性样、碱性样、气体样、悬浮物、溶解氧含量、侵蚀性二氧化碳、过滤器残渣样、细菌样(铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌)等。回灌初期、中期各取样监测一次;过滤器前、后要分别取样;回扬早、中、晚期分别取样;特殊情况如出现异常或专项试验研究则要加密取样和进行针对性取样。

回灌对热储层地温场的影响是在进行大规模回灌的情况下首先要监测的内容。由于地热井开采时的流体温度(即使是最大稳定流温)也并不能完全真实地代表深部热储层的温度,因此要取得地热回灌对热储温度场影响方面的实测数据,应有针对性的在某一回灌连续性较好的地点,在回灌停止时间段内,选取不同目的层的回灌井进行井下连续稳态测温测压工作,获得热储层内各井段在一个停灌周期内的井温、压力资料。回灌井测井工作应从停灌后立即开始至下一次回灌来临之前这一时间段内连续进行。最好每月进行一次;如考虑工作成本,也要做到每2个月测井一次。通过这些连续性的测井资料,才能更好的了解回灌后储层温度场、压力场逐月变化情况和发展势态。

Ⅸ 回灌井回灌系统装置

完善配套的地面设施、合理的工艺设备可有效防止各种堵塞,确保回灌的正常操作运行。由于储层性质和流体特点,不同热储层应采取相应的地面水质处理配套设施。应根据水质的化验结果而优化制定,选择对预处理水质最有针对性的方法:既要保证回灌水质符合要求,又要防止过度处理以增加不必要的投资。为防止物理堵塞,在回灌系统中应设置三级过滤装置(一级旋流式除砂器、二级粗效过滤和三级精密过滤)、反冲洗系统、排气装置、加压装置及氮气保护装置等装备。在连接方式上,主要考虑各自的功能以串接为最佳方式,具体工艺过程见图4-31。

图4-31 典型地热回灌过滤系统工艺流程图

1.回灌井过滤系统

地热供暖系统长年运行,管道不可能经常更换,由于管路内的老化、锈蚀,会使流经的地热流体质量受到不同程度的影响,因此需对回灌水进行净化过滤处理,去除掉回灌水源中的悬浮固相物质和滋生的细菌,降低水源质量不佳对回灌效果的不良影响。

基岩储层稳定性较好,岩石致密坚硬,流体水质较好,回灌效果普遍好于孔隙型储层。基岩回灌地面工艺配套设施重点在于除砂过滤。为不增加额外投资,可根据地热流体质量的具体情况,在回灌水源经除砂处理后,在地面净化措施上可考虑增设精度不大于50μm的管道过滤或其他过滤装置,达到能将管道及系统中残留的相对直径较大的颗粒过滤掉的目的。粗过滤器一般选择采用袋式或棒式滤料,虽然过滤效果较烧结式要差,但安装方便,又可反复清洗重复使用,使用寿命长,价格也相对较低。

孔隙型热储层由于渗透率小、岩石粒径细,滤水管网容易被细微颗粒或细菌堵塞,因此要求同时安装精、粗两级过滤装置。粗效过滤器精度应在50～80μm之间,承担过滤管道及系统中残留的相对直径较大的颗粒任务,并在一定程度上减轻精密过滤器的工作负担,降低反冲洗次数,延长滤料使用寿命;精密过滤器精度应达到3～5μm,采用精度较高过滤效果更好的第三代缠绕棒式滤芯,不仅要滤掉大部分悬浮颗粒,有效防止回灌时井内的物理堵塞,还可以有效地拦截或吸附一部分微生物,防止细菌堵塞。

地热回灌系统过滤装置由单个或数个过滤罐组成,通常是多组滤棒组装在一起,能增加过滤量,以保证过滤效果。精度相同的多个过滤罐一般采用并联方式连接,并有并联备用过滤罐,便于其中某个过滤器的反冲洗或维修。单体罐过滤量大小依所需过滤的回灌水量而确定。每个过滤罐应配有精确度等级达到1.0级的差压变送器或在罐体进、出水两端分别配备精度为0.01MPa的表盘式压力监测仪表,可根据罐体两端压力的变化情况来辨别过滤器的工作状态,并决定更换或清洗滤料的时间,以保证过滤效果。如果压差增大,表明有微小颗粒滞留在滤料上,使得滤料的缝隙变小,应及时通过反冲恢复初始工作压力。选择滤芯材料应满足系统所需精度及效果,同时要考虑耐温和耐压。如地热流体经板式换热器后,回水温度在50℃左右,为保证滤料使用寿命,要求滤料耐温应在60℃左右,如果循环水温度较高,滤料耐温范围也要相应增大,要求滤芯材料耐温性能高于地热流体最高温度;其次是耐压,由于在回灌运行时系统通常要承受一定的压力,因此要求过滤器外壳承受压力应高于系统最大工作压力。

2.反冲洗系统

由于过滤系统在长时间工作中,管道及设备中的矿物沉渣、微生物等随流体经过过滤器时将会驻留在过滤袋或过滤棒中。为保证过滤质量和降低泵耗,需要定期、定时对过滤系统进行反冲洗。用于判断是否需要反冲洗的方法通常是监测过滤器两端的压力变化,通常两端压差在0.2～0.3mH₂O,或当压力超出近0.5mH₂O时,应该考虑启动反冲洗程序。反冲洗系统设计方案通常有两种:

其一是单独建立反冲洗系统,即需要配置反冲洗水箱、反冲泵及相关阀门和管道。优点是系统和操作简单,当配置两台过滤器时,可不影响回灌的正常运行。但是由于需要单独配置反冲洗水箱,需要增加设备投资和在机房的占地面积,定期监测和清洗储水装置同样增加了设备维护的工作量。

第二种方法是设计自循环反冲洗系统。该系统优点是可随时利用某一过滤器过滤后的清洁水为另一过滤器进行反冲洗,避免单独配置反冲洗水箱设备、对储水装置水质的监测,节约设备投资和部分设备间的空间。同时,反冲洗系统还可以采用自动控制系统,利用电磁阀常开和常闭的特点,通过监测过滤器两端的压力变化,控制电磁阀的开启和关闭,冲洗过滤装置。该方法提高过滤效果,降低能耗,节约了人工,可以保证过滤装置始终工作在过滤的最佳状态。不足之处是反冲洗系统是自循环系统,首先不适宜采用单台过滤器,当回灌量较小时,增加过滤装置的台数,反而加大设备的投资;其次,多台过滤器运行,也会增加压力损失,加大运行成本;另外,在循环系统中需要设计独立的反冲洗管路和控制阀门等。

比较以上两种设计方法,地热回灌中采用第二种方法更为普遍。主要原因是节省设备间的空间,避免对反冲洗水质的监测和水箱的定期清洗。只要在设计和施工上保证系统运行可靠,操作方便,该系统可靠性和反冲洗效果均较好。

3.地热回灌系统排气装置

地热流体本身挟带大量气泡,换热后的循环尾水流经管道并经过过滤后,流速、压力、温度、化学特性等均会发生一系列变化,可能会有一部分地热流体中的原始气体或经由某种反应(如硝化反应)新产生的气体释放出来,或者残留一部分不饱和气体如甲烷、二氧化碳等,这些释放出来的气体、气泡团会随回灌流体一同注入。当地热流体在管道内流动时,由于管径阻力和流动状态的变化,水动力流场状态会发生变化,不饱和气体会从流体中析出并生成气泡,当驻留和堆积在岩石空隙中会产生气堵。当循环尾水进入过滤器罐体,管径的变化使其流速迅速降低,压力下降,气泡内的压力和罐内压力形成压差,并使得气泡爆裂,将气体释放出来。同时在注入初期,回灌流体会将泵管、井管内或泵管与井管的环状间隙内的气体压入储层,在回灌通道转折边缘停滞,挤占流体通道形成气体堵塞造成灌量衰减。因此在采、灌系统中要增设排气装置,便于释放回灌过程中因温度、压力变化产生的气体和流体中的不凝气团,防止流体性质发生变化后生成的气泡随回灌水源进入回灌系统,产生气相阻塞,影响回灌效果。为了确保气体的有效释放,排气装置应安装在过滤器之后、加压泵和回灌井口之前,用以在回灌流体进入回灌井之前排除流体中的多余气体。

具体是否有必要安装排气罐和该设备的规模、容量,应根据该回灌流体中气体样分析检测报告中气体所含具体组分和含量的多少而确定。在考虑安装排气设施时需要注意两点,其一是应在罐体顶部要设置自动排气阀,排气点处的高度应高于系统主管道及其他设备装置的最高点,利于系统中气体浓度聚集到一定程度时,自动将气体及时释放到罐体外,降低罐体内的压力,保证安全;其二注意如果地热流体中含气体容量较高时,要采用连接排气风道方式将已释放出的气体排出设备间,以防中毒和引发火灾。

4.地热回灌加压装置

天津市多处地热回灌系统在实际运行中,均出现了回灌井内压力过高、水位迅速上升现象,尤其是孔隙型热储层中或一些成井时间较早的地热井,在回灌运行的初期这种现象比较明显,这时就有必要采用加压方式以提高回灌量。因此在地热回灌系统中应设置加压装置,以便不具备自重回灌条件或在自然回灌条件下回灌困难、效果不理想时,启动加压泵设施采用加压方式进行回灌。

加压回灌管路系统是在自然回灌管路装置基础上,将井管密封,利用水泵压力进行回灌。加压回灌与自然回灌管路共同点是抽水管路不用控制阀门,排水及回扬管路完全一致。自然回灌适宜采用从泵管内进水方式,压力回灌因井管密封,既可以从泵管内进水,也可以用回流管从泵管外回灌。

压力回灌适用于回灌井内流体水位高、透水性差的热储层和滤网强度较大的地热深井,主要是针对新近系孔隙型热储层的回灌系统。加压泵应设置在过滤装置、排气装置之后,可选用变频立式管道离心泵,规格、型号依据回灌量和回灌压力确定。

压力回灌时系统有压力存在,要放气,因此在管路上应为加压泵专门配置放气阀和压力表等装置。实际回灌运行启动时待回灌水从放气阀溢出,使系统管路中的空气彻底排出后,再关紧封固放气阀。采用压力回灌时,回灌量和压力要由小到大逐步调节,避免造成井下滤层破坏,同时了解回灌系统的最大承载压力,不能盲目加压,否则将致使系统压力过大而损坏地热井井管和井口装置,造成不可估量的损失。

5.地热回灌系统管网材质要求

由于地热流体温度较高和普遍存在一定的腐蚀性,如果回灌运行管路采用普通金属管材,直供钢制管道,当地热流体流经铁制管道和终端设备后,排放口处尾水中铁离子的含量要大大高于地热生产井出口处的含铁量,并发现铁嗜菌;当工作系统处于开口状态时,系统腐蚀更为严重。表4-13是天津市DL-25孔隙型地热井回灌系统主要利用系统出水口水质监测跟踪资料,数据显示敞开式排水口比地热井出水口地热流体的铁离子要高出许多,说明采用金属管网对流体铁离子影响非常大。因此为有效防止腐蚀和物理、生物堵塞,回灌系统中所有输送管道、系统循环管网和回灌水管等应首选非金属管材(玻璃钢管材或PP-R管材)、镀锌钢管、不锈钢钢管,同时还要定期对所采用的管材进行严格的防腐处理。

表4-13 DL-25井供热系统各出口端水质测试结果

地热回灌地面工程系统采用的管材和管件,应综合考虑其工作压力和温度,地面输送管路管径由地热井井管及流体输送量确定,一般不宜小于φ150mm。具体选材时除综合考虑耐腐蚀和安装连接方便可靠外,还应根据输送流体的水温、水质确定,对温度不高于50℃、拉伸指数(LI)不大于10的地热流体,可选用玻璃钢管、碳钢管材、聚乙烯管或不锈钢钢管;对温度高于50℃、拉申指数(LI)大于10的地热流体,应选用无缝石油钢管或碳钢管材。

6.地热回灌系统密封要求

地热回灌系统应是一个完整的严格密闭系统,主要体现在以下几个方面:

1)在回灌运行时整个系统应始终保持正压,减少空气在地热流体输送中的渗入,严防空气渗入造成管材的氧化腐蚀,并且所有管材都必须具备良好的防腐性能和密封性能。

2)回灌井的井口装置部分应严格进行密闭处理,回灌水管、水位测管、阀门等所有接口的连接方式均应采用法兰式严格密封。尤其是人工动态监测的回灌系统,其出露在井口上的水位测孔不能是敞口直通形式,要设置有专用开关,且不得长时间处于开启状态。

3)在地热井井口安装隔氧保护设施,如设置具自动压力调节控制系统的氮气保护装置,将井内水位液面以上的井管部分自动充满惰性保护气体,始终保持井内压力略高于大气压力,阻止空气渗入到井内,隔绝空气与地热流体的直接接触,这样既能防止产生井管腐蚀,又能避免由于氧化反应所产生的新的氧化物沉淀。

4)回灌水管应保证始终浸入回灌井内流体液面以下。

由于井管回灌容易造成气堵而影响回灌效果,基岩裂隙型热储层地热回灌系统中,不宜采取井管回灌的方式,而且回灌井内不允许下置潜水电泵进行泵管回灌,应通过专用回灌水管将回灌流体从管内注入回灌井内,回灌水管下入回灌井内流体液面以下5～10m,这样能在一定程度上使整个管路形成某种意义的真空密封状态和密闭路径,减少空气渗入输送管路,实现自重密封回灌。新近系孔隙型热储层进行回灌时原则上应与基岩裂隙型热储层回灌系统一致,通过浸入液面以下的回灌水管实现自重回灌。鉴于目前新近系孔隙型热储层回灌时普遍出现回灌困难,需要不定期进行回扬,因此,回灌水管下入流体液位以下的深度应加大,浸入深度应不小于该井水位埋深的2倍,以备必要时的空压机气举回扬洗井之用;或在回灌井内下置潜水电机和泵管,下入深度大于最大动水位5～10m,潜水电机可进行抽水回扬洗井,泵管在作回扬管的同时也兼作回灌水管。

回灌井应设置专用的回扬输水旁管,并需配置专门流量计(表)。

Ⅹ RO浓水处理设备和反渗透设备是一个概念吗

现阶段的RO浓水处理设备设置的初衷，是为了将RO（反渗透）在制水过程中产生的浓水进行专回收利用。一般都属是再新增一套RO系统来处理，回收率大约都在50%左右。
反渗透设备包括RO架台，RO膜，高压泵，流量计等，是一个小系统的概念。
不是一个概念，但是用的东西基本都一样。